(57)【要約】【課題】優れた出力制御レスポンスをもつ車両用交流発電機を提供すること。【解決手段】複数の界磁コイル２２、３２がそれぞれ巻装され同一回転軸５に軸方向順次に固定される複数のタンデム型ロータコア２１、３１をもつ車両用交流発電機において、界磁コイル２２、３２を並列接続とする。これにより、出力低下を抑止しつつ界磁コイル回路の励磁インダクタンスを大幅に低減することができるため、車両用交流発電機の出力制御レスポンスを向上することができる。また、車両用交流発電機の出力電圧よりも高い電圧の車載電源から界磁コイル２２，３２に励磁電流を給電する場合、更に出力制御レスポンスを向上することができる。【選択図】図１
2007082283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の界磁コイルがそれぞれ巻装され同一回転軸に軸方向順次に固定される複数の爪形ポールコアからなるタンデム型ロータコアと、ステータコイルが巻装されて前記タンデム型ロータコアに対面するステータコアとを有して車両用エンジンにより駆動され、前記ステータコイルは整流装置を通じて車載電源に給電し、前記各界磁コイルは界磁電流供給源から給電された励磁電流により前記ステータコイルと鎖交する界磁束を発生する車両用交流発電機において、
前記各界磁コイルは、実質的に並列に接続されて前記界磁電流供給源から給電されることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項２】
請求項１記載の車両用交流発電機において、
前記複数の界磁コイルが巻装された前記タンデム型ロータコアは、共通の前記ステータコイルが巻装された共通の前記ステータコアに対面配置される車両用交流発電機。
【請求項３】
請求項１記載の車両用交流発電機において、
前記複数の界磁コイルが巻装された前記タンデム型ロータコアは、互いに異なるステータコイルが個別に巻装された複数の前記ステータコアに個別に対面配置される車両用交流発電機。
【請求項４】
請求項１記載の車両用交流発電機において、
前記各界磁コイルに流れる各励磁電流は、共通の前記励磁電流制御手段により断続制御される車両用交流発電機。
【請求項５】
請求項１記載の車両用交流発電機において、
前記各界磁コイルに流れる各励磁電流は、別々の前記励磁電流制御手段により断続制御される車両用交流発電機。
【請求項６】
請求項１記載の車両用交流発電機において、
電圧が異なる複数の前記車載電源を有し、
前記複数の界磁コイルは、高電圧側の前記車載電源から給電される車両用交流発電機。
【請求項７】
請求項１記載の車両用交流発電機において、
実質的に並列接続される複数の前記界磁コイルが巻装されて第１の前記ステータコイルに対面する第１の前記爪形ポールコアと、他の前記界磁コイルが巻装されて第２の前記ステータコイルに対面する第２の前記爪形ポールコアとを有し、
前記第１のステータコイルは、複数の前記車載電源のうち、電圧変動低減要求が相対的に大きい電気負荷系又はこの電気負荷系に接続される前記車載電源に給電し、
前記第２のステータコイルは、複数の前記車載電源のうち、電圧変動低減要求が相対的に小さい電気負荷系又はこの電気負荷系に接続される前記車載電源に給電する車両用交流発電機。
【請求項８】
界磁コイルが巻装されたロータコアとステータコイルが巻装されたステータコアとを有して車両用エンジンにより駆動され、前記ステータコイルは整流装置を通じて車載電源に給電し、前記界磁コイルは界磁電流供給源から給電された励磁電流により前記ステータコイルと鎖交する界磁束を発生する車両用交流発電機において、
前記界磁コイルは、前記車載電源よりも高い電圧をもつ高電圧電源から給電されることを特徴とする車両用交流発電機。
【請求項９】
請求項８記載の車両用交流発電機において、
前記高電圧電源は、前記車載電源の電圧を昇圧して出力する昇圧手段からなる車両用交流発電機。
【請求項１０】
請求項９記載の車両用交流発電機において、
前記昇圧手段は、前記励磁電流を制御するためのスイッチング手段を兼ねるDCDCコンバータである車両用交流発電機。
【請求項１１】
請求項１又は８記載の車両用交流発電機において、
前記ステータコイルの出力電流を制御して前記車両用エンジン又は車体の振動を低減する振動低減回路を有する車両用交流発電機。
【請求項１２】
請求項１又は８記載の車両用交流発電機において、
前記ステータコイルの出力電流を制御して車両走行トルクと前記車両用エンジンの出力トルクとの差を吸収するトルク差吸収回路を有する車両用交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用交流発電機の出力レスポンスの改善技術に関し、特に好適には、それぞれ異なる磁気回路を形成する複数の界磁コイルが爪形ポールコアに巻装されたタンデム型ロータコアを備える車両用交流発電機の出力レスポンス改善技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
二つのランデル型ロータをタンデム結合したタンデム型ロータ構造をもつ回転電機（以下、タンデム型車両用交流発電機ともいう）が下記の特許文献１ー３などに提案されている。このタンデム型車両用交流発電機によれば、２つの発電電圧をそれぞれ独立制御可能に出力する車両用交流発電機をコンパクトに製造することができる。言い換えれば、２つの車両用交流発電機を別々に設置するのに比べて、製造費用及び設置スペースを大幅に削減することができる。
【特許文献１】特開平１−１５７２５１号公報
【特許文献２】特開平５−１３７２９５号公報
【特許文献３】特開平５−３０８７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
車両用交流発電機の出力制御を敏速化できれば負荷電源系の消費電流の急変によりその電圧が急変しても、界磁コイルへ通電する励磁電流を制御して電圧変動を低減することが可能となるはずである。しかしながら、上記したタンデム型車両用交流発電機を含む従来の車両用交流発電機は、極めて多数のターン数をもつ界磁コイルをいわゆる爪形ポールコアに巻装したランデル式ロータ構造を採用しているため、界磁回路系のインダクタンス（以下、励磁インダクタンスとも称する）が非常に大きく、界磁回路系の時定数が大きいので、界磁束量の急速な変更により車両用交流発電機の出力を敏速に変更することは、困難であることが広く知られていた。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、優れた出力制御レスポンスをもつ車両用交流発電機を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する第１発明は、複数の界磁コイルがそれぞれ巻装され同一回転軸に軸方向順次に固定される複数の爪形ポールコアからなるタンデム型ロータコアと、ステータコイルが巻装されて前記タンデム型ロータコアに対面するステータコアとを有して車両用エンジンにより駆動され、前記ステータコイルは整流装置を通じて車載電源に給電し、前記各界磁コイルは界磁電流供給源から給電された励磁電流により前記ステータコイルと鎖交する界磁束を発生する車両用交流発電機において、前記各界磁コイルは、実質的に並列に接続されて前記界磁電流供給源から給電されることを特徴としている。
【０００６】
すなわちこの発明によれば、タンデム式のランデル式ロータ構造をもつ車両用交流発電機の各界磁コイルに界磁電流供給源から並列給電するため、各界磁コイルに直列に給電していた従来のタンデム式のランデル式ロータ構造をもつ車両用交流発電機と較べて界磁コイル回路系全体の励磁インダクタンスを大幅に低減することができる。その結果、従来より格段に出力制御レスポンスに優れた車両用交流発電機を実現することができた。また、各界磁コイル個別のターン数は削減する必要が無いため、各界磁コイルごとの励磁電流を増大することなく各界磁コイルごとの必要な励磁インダクタンスすなわちアンペアターンは削減することなく確保することができるため、各界磁コイルは自己と鎖交する界磁磁気回路に必要な界磁束を発生させることができる。
【０００７】
なお、従来のタンデム型ロータ構造をもつ車両用交流発電機において各界磁コイルを直列接続していたのは、従来の車両用交流発電機の設計思想では、できるだけ界磁電流供給源からみた界磁コイルのインダクタンスすなわち励磁インダクタンスを大きくし、スリップリングを通じて供給する励磁電流を減らし、抵抗損失やそれによる界磁コイルの発熱を低減することが重要であると考えられていたためである。しかしながら、タンデム型ロータ構造では各界磁コイルが互いに異なるスペースに別設されてそれぞれ異なる爪形ポールコアにより囲まれる構造となるため、通常の１界磁コイル式のタンデム型ロータ構造に較べて界磁コイルの冷却性が格段に優れており、ターン数を稼いで励磁電流値を低減する必要性が相対的に小さいことがわかっている。本発明はタンデム型ロータ構造のこの利点を界磁コイルの総合励磁インダクタンス値の低減に振り向け、これにより出力制御レスポンスを向上するものである。更に、タンデム型ロータ構造では、複数の界磁コイルが必然的に形成されるが、これら複数の界磁コイルを並列接続することは、各界磁コイルの両端から延在する一対のコイル引き出し線を一対のスリップリングのコイル接続端子に接続することにより各界磁コイルの並列接続を実現でき、タンデム型ロータ構造の内部にて各界磁コイルを中途接続用の中継ターミナルを新設しなくてもよく、作業が簡単であり、かつ、この中継ターミナルに作用する遠心力なども考慮する必要がないという利点も派生する。
【０００８】
好適な態様において、前記複数の界磁コイルが巻装された前記タンデム型ロータコアは、共通の前記ステータコイルが巻装された共通の前記ステータコアに対面配置される。すなわち、この態様では、一つのステータコイルにタンデム型ロータの複数の界磁コイルがそれぞれ界磁束を鎖交させる。これにより、各界磁コイルごとの界磁磁気回路のアンペアターンを確保しつつ、界磁回路系全体としての励磁インダクタンスを低減してステータコイル出力電流の制御レスポンスを向上することができる。
【０００９】
好適な態様において、前記複数の界磁コイルが巻装された前記タンデム型ロータコアは、互いに異なるステータコイルが個別に巻装された複数の前記ステータコアに個別に対面配置される。すなわち、この態様では、複数のステータコイルにタンデム型ロータの複数の界磁コイルがそれぞれ界磁束を個別に鎖交させる。なお、これらステータコイルは直列又は並列接続されて共通の車載電源に出力電流を出力することもでき、各ステータコイルは異なる車載電源に個別に出力電流を出力することもできる。これにより、各界磁コイルごとの界磁磁気回路のアンペアターンを確保しつつ、界磁回路系全体としての励磁インダクタンスを低減してステータコイル出力電流の制御レスポンスを向上することができる。
【００１０】
好適な態様において、前記各界磁コイルに流れる各励磁電流は、共通の前記励磁電流制御用スイッチング素子により断続制御される。ただし、この場合には、各界磁コイルが形成する界磁束が鎖交するステータコイルは共通の車載電源に出力電流を供給する。この態様によれば、励磁電流制御回路を簡素化することができる。
【００１１】
好適な態様において、前記各界磁コイルに流れる各励磁電流は、別々の前記励磁電流制御手段により断続制御される。この場合でも、これら別々の前記励磁電流制御手段を同期制御したりすることにより、各界磁コイルを実質的に並列接続したと同じ作用を得ることができる。また、必要に応じて各界磁コイルを別々に動作させることもできる。
【００１２】
好適な態様において、前記各界磁コイルの一つのインダクタンスは、前記各界磁コイルの他の一つのインダクタンスより５０％以上小さく設定される。ただし、この場合には、各界磁コイルが形成する界磁束は互いに異なる複数のステータコイルに個別に鎖交する。このようにすれば、インダクタンスが小さい界磁コイルの形成界磁束が鎖交するステータコイルの出力制御レスポンスだけを向上することができる。
【００１３】
好適な態様において、電圧が異なる複数の前記車載電源を有し、前記複数の界磁コイルは、高電圧側の前記車載電源から給電される。このようにすれば、界磁コイルへの通電開始から素早く界磁電流を増大することができ、界磁電流遮断の場合も同様であるため、出力制御レスポンスを向上することができる。なお、タンデム型ロータ構造をもつ車両用交流発電機を含む従来の車両用交流発電機では、界磁コイルへ給電する界磁電流は、この車両用交流発電機が給電する車載電源から給電されていた。したがって、このような回路構成では、励磁電流の立ち上がり速度は界磁コイル回路の時定数と車載電源の電圧とにより規定されるため、この時定数と電圧とにより出力制御レスポンスは規定されてしまう。これにより対してこの態様では、車両用交流発電機の出力電流供給先とは無関係に複数の車載電源のうち高電圧側の車載電源から励磁電流を給電するため、コストを掛けずに車両用交流発電機の出力制御レスポンスを向上することができる。
【００１４】
好適な態様において、実質的に並列接続される複数の前記界磁コイルが巻装されて第１の前記ステータコイルに対面する第１の前記爪形ポールコアと、他の前記界磁コイルが巻装されて第２の前記ステータコイルに対面する第２の前記爪形ポールコアとを有し、前記第１のステータコイルは、複数の前記車載電源のうち、電圧変動低減要求が相対的に大きい電気負荷系又はこの電気負荷系に接続される前記車載電源に給電し、前記第２のステータコイルは、複数の前記車載電源のうち、電圧変動低減要求が相対的に小さい電気負荷系又はこの電気負荷系に接続される前記車載電源に給電する。
【００１５】
すなわちこの態様によれば、並列接続された複数の界磁コイルをもつタンデム型ロータの第１の爪形ポールコアが電圧変動低減要求が大きい第１のステータコイルを発電させる。これにより、すべての界磁コイルの励磁インダクタンスを低減することなく、所望の電源系に給電するステータコイルの出力制御レスポンスを向上することができる。したがって、この所望の電源系の電圧変動に素早く対応してこの所望の電源系に給電するステータコイルの出力を高速変更することができ、この所望の電源系の電圧変動を低減することができる。
【００１６】
上記課題を解決する第２発明は、界磁コイルが巻装されたロータコアとステータコイルが巻装されたステータコアとを有して車両用エンジンにより駆動され、前記ステータコイルは整流装置を通じて車載電源に給電し、前記界磁コイルは界磁電流供給源から給電された励磁電流により前記ステータコイルと鎖交する界磁束を発生する車両用交流発電機において、前記界磁コイルは、前記車載電源よりも高い電圧をもつ高電圧電源から給電される。
【００１７】
このようにすれば、界磁コイルへの通電開始から素早く界磁電流を増大することができ、界磁電流遮断の場合も同様であるため、出力制御レスポンスを向上することができる。なお、従来の車両用交流発電機では、界磁コイルへ給電する界磁電流は、この車両用交流発電機が給電する車載電源から給電されていた。したがって、このような回路構成では、励磁電流の立ち上がり速度は界磁コイル回路の時定数と車載電源の電圧とにより規定されるため、この時定数と電圧とにより出力制御レスポンスは規定されてしまう。これにより対してこの態様では、車両用交流発電機の出力電流供給先とは無関係に複数の車載電源のうち高電圧側の車載電源から励磁電流を給電するため、コストを掛けずに車両用交流発電機の出力制御レスポンスを向上することができる。
【００１８】
好適な態様において、前記高電圧電源は、前記車載電源の電圧を昇圧して出力する昇圧手段からなる。この昇圧手段としては、たとえば簡単なチョッパ回路を用いたDCDCコンバータを用いればよく、このDCDCコンバータは通常のDCDCコンバータとは異なって、出力平滑用のコンデンサを必要とはしないため、回路構成が極めて簡単となる。
【００１９】
好適な態様において、前記昇圧手段は、前記励磁電流を制御するためのスイッチング手段を兼ねるDCDCコンバータである。この態様によれば、昇圧手段としてのDCDCコンバータのスイッチング動作の制御（たとえばデューティ制御）により励磁電流を制御できるため、昇圧動作を実現できるとともに励磁電流制御回路構成を簡素化することができる。そのうえ、DCDCコンバータが出力するリップルを含んだ昇圧電圧のうち、高電圧出力期間に界磁コイルに昇圧電圧を印加できるため、昇圧効果を向上することができ、好都合である。
【００２０】
好適な態様において、前記ステータコイルの出力電流を制御して前記車両用エンジン又は車体の振動を低減する振動低減回路を有する。このようにすれば、車両用交流発電機の出力電流制御すなわち車両用交流発電機が消費する負荷トルク制御によりエンジン振動や車体振動をレスポンス良く低減することができる。
【００２１】
好適な態様において、前記ステータコイルの出力電流を制御して車両走行トルクと前記車両用エンジンの出力トルクとの差を吸収するトルク差吸収回路を有する。このようにすれば、車両用交流発電機の出力電流制御すなわち車両用交流発電機が消費する負荷トルク制御により車両スリップ時や車両発進時の上記トルク差をレスポンス良く吸収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の車両用タンデム式回転電機の好適な実施態様を以下の実施例を参照して説明する。ただし、本発明は下記の実施態様に限定されるものではなく、その他の公知技術又はそれと必要機能が等しい技術を組み合わせて本発明を構成しても良いことは当然である。
【００２３】
（実施形態１）
（全体構造の説明）
実施形態１のタンデム型ロータ構造をもつ車両用交流発電機の全体構造を図１に示す。なお、図１において、比較的重要でない部分はハッチング線を省略して模式図示するものとする。１はハウジング、２は第１ロータ部、３は第２ロータ部、４は回転軸、５はプーリ、６はステータコア、７はスーテタコイル、８は整流装置、９はレギュレータ、１０はスリップリング給電機構である。
【００２４】
ハウジング１は、フロントハウジング１aと、リヤハウジング１bとからなり、スルーボルトで締結して構成されている。回転軸４は、軸受けを介してハウジング１に支承されており、プーリ５がハウジング１から前方へ突出する回転軸４の前端部に固定されている。整流装置８、レギュレータ９及びスリップリング給電機構１０は第２ロータ部３のリヤ側にてリヤハウジング１bに固定されている。
【００２５】
第１ロータ部２は、一対の爪形ポールコアからなり回転軸４に嵌着固定されたランデル型のロータコア２１と、ロータコア２１に巻装された界磁コイル２２とからなる。第２ロータ部３は、一対の爪形ポールコアからなり第１ロータ部２の後方にて回転軸４に嵌着固定されたランデル型のロータコア３１と、ロータコア３１に巻装された界磁コイル３２とからなる。ランデル型のロータコア２１、３１の詳細構造は従来の車両用交流発電機のロータコアと同じ周知構造であるため、詳細説明は省略する。同様に、整流装置８、レギュレータ９及びスリップリング給電機構１０の詳細構造や動作についても従来の車両用交流発電機のそれらと同等の周知構造であるため、詳細説明は省略する。
【００２６】
（特徴構造の説明）
図１に示すこの実施例のタンデム型ロータコアをもつ車両用交流発電機の特徴構造を以下に説明する。
【００２７】
ステータコイル７が巻装されたステータコア６はフロントハウジング１a及びリヤハウジング１bにより軸方向に挟持され、ステータコア６の内周面は、ランデル型のロータコア２１、３１の爪部の径方向外側の表面に小さい電磁ギャップを介して対面している。すなわち、界磁コイル２２がランデル型ロータコア２１に形成した界磁束と、界磁コイル３２がランデル型ロータコア３１に形成した界磁束との両方は、共通のステータコイル７と鎖交する。ランデル型ロータコア２１、３１の各爪部のうち、周方向位置が等しい爪部は、同一極性に励磁されるように界磁コイル２２、３２への通電方向が決定されている。
【００２８】
界磁コイル２２の両端はコイル引き出し線２２１を通じてスリップリング給電機構１０の一対のスリップリング１１、１２に個別に接続されている。界磁コイル３２の両端はコイル引き出し線３２１を通じてスリップリング給電機構１０の一対のスリップリング１１、１２に個別に接続されている。したがって、界磁コイル２２と界磁コイル３２とは、一対のスリップリング１１、１２から見て並列接続されている。これにより、各界磁コイル２２、３２のターン数を大きく確保しつつ、一対のスリップリング１１、１２からみた界磁回路の励磁インダクタンスを低減することができ、その結果として励磁電流量すなわち界磁束量の敏速な変更が可能となり、必要に応じた出力電流あるいはそれと正相関をもつ車両用交流発電機の負荷トルクの敏速な変更が可能となる。
【００２９】
上記効果を従来構造のランデル型ロータコアをもつ車両用交流発電機と図１に示すこの実施例のタンデム型ロータ構造の車両用交流発電機との比較により、更に詳しく説明する。なお、図１、図２のロータ直径、ロータ軸長は等しいと仮定する。
【００３０】
図１と図２とを較べると、図１に示すロータコア２１、３１の界磁束量は、それぞれ図２に示すロータコア１００１の界磁束量の半分でよい。従って、ロータコア２１、３１のボス部の半径、並びに、爪部の径方向高さは、図２に示すロータコア１００１のそれらより大幅に小さくて良い。このため、図１のタンデム型ロータ構造ではロータコア鉄量低減分だけランデル型ロータコア内の界磁コイル収容スペース（図１において×印で示す）を略倍増することができる。
【００３１】
図２の界磁コイル１００２が巻装される磁気回路の磁気抵抗をＲ、界磁コイル１００２のターン数をＮ、最大電流量をimaxとすると、
Φmax＝Ｎ・imax／Ｒ
となる。したがって、図１の界磁コイル２２が発生すべき最大界磁束量Φmaxは図２の界磁コイル１００２のそれの半分でよい。Ｒは、直列の２つの電磁ギャップの合成磁気抵抗Rg、ランデル型ロータコア２１の磁気抵抗Rｒ、ステータコア６の磁気抵抗分Rｓの和である。図１の界磁コイル２２と鎖交する磁気回路では、磁気抵抗Rgは図１の界磁コイル１００２と鎖交する磁気回路のそれに較べて面積が半減するため略２倍となる。したがって、図１の界磁コイル２２に鎖交する磁気回路の磁気抵抗Ｒ’は、略２Ｒとなる。
【００３２】
結局、図１の界磁コイル２２と図２の界磁コイル１００２のＮ及びimaxが等しいと仮定すると、図１の界磁コイル２２は図２の界磁コイル１００２の略半分の界磁束を発生し、図１の界磁コイル２２、３２は併せて図１と等しい最大界磁束量Φmaxを発生し、図１の車両用交流発電機と図２の車両用交流発電機の最大出力は等しくなる。
【００３３】
次に、図２の界磁コイル１００２のインダクタンスは、N・N／Rとなる。これに対して、図１の界磁コイル２２のインダクタンスは、N・N／R’＝N・N／２Ｒとなる。界磁コイル２２と界磁コイル３２のインダクタンスが等しいと仮定すると、それらを並列接続すると図１の一対のスリップリング１１、１２からみた界磁コイル２２、３２の合成インダクタンスは図１の界磁コイル２２のインダクタンスの半分、すなわち図２の界磁コイル１００２のインダクタンスの１／４となる。つまり、図１に示すタンデム型ロータ構造のランデル型ロータコアにおいて界磁コイル２２と界磁コイル３２とを並列接続することにより、出力一定条件にて励磁インダクタンスを大幅に小さくすることができる。
【００３４】
言い換えると、図１の２つの界磁コイル収容スペースは、図２に示す界磁コイル収容スペースより大幅に増加することができる。この実施例では、この稼いだ界磁コイル収容スペースを、界磁コイル２２、３２のターン数増大に割り当てるが、この時、界磁コイル２２、３２を並列接続することにより、一対のスリップリング１１、１２から見た合成インダクタンスを低減する。これにより、界磁回路の時定数を低減し、車両用交流発電機の出力制御レスポンスを大幅に向上することができる。併せてこの実施例によれば、界磁コイル２２、３２のコイル引き出し線２２１、３２１の接続工数を減らせるという効果も奏する。
【００３５】
（試験結果）
図１に示す界磁コイル並列接続型タンデム型ロータ構造の車両用交流発電機の発電オン時の発電トルク（車両用交流発電機駆動のためのトルク）波形と、図２に示す従来の通常構造の車両用交流発電機のそれとを比較した波形図を図３に示す。ただし、図１のロータ外形寸法及びステータ寸法は等しいとする。実線は図１の車両用交流発電機のトルク立ち上がり波形図、破線は図２の車両用交流発電機のトルク立ち上がり波形図である。発電トルクが最大値の６３％となるのに必要な時間は、ほぼ１／３に短縮することができることがわかった。
【００３６】
図１に示す界磁コイル並列接続型タンデム型ロータ構造の車両用交流発電機の発電オフ時の発電トルク（車両用交流発電機駆動のためのトルク）波形と、図２に示す従来の通常構造の車両用交流発電機のそれとを比較した波形図を図４に示す。実線は図１の車両用交流発電機のトルク立ち下がり波形図、破線は図２の車両用交流発電機のトルク立ち下がり波形図である。発電トルクが最大値の１００％からその３７％になるのに必要な時間は、ほぼ１／３に短縮することができることがわかった。
【００３７】
（変形態様）
図１に示す実施例では、ロータコア２１のリヤ側の爪部の極性とロータコア３１のフロント側の爪部の極性とを同じとしていた。その代わりに、ロータコア２１のリヤ側の爪部の極性とロータコア３１のフロント側の爪部の極性とを反対としても良い。この場合には、ロータコア２１のリヤ側の柱部２３の磁束方向は、ロータコア３１のフロント側の柱部３３の磁束方向と反対となる。ロータコア２１のリヤ側の爪部と、ロータコア３１のフロント側の爪部とは、周方向に１磁極ピッチずれて配置される。このようにすれば、ロータコア２１のリヤ側の柱部２３の軸方向幅とロータコア３１のフロント側の柱部３３の軸方向幅とを大幅に低減することができるため、その分だけ界磁コイル収容スペースを更に増大することができる。
【００３８】
（変形態様）
上記実施例では、界磁コイル２２、３２は並列接続されてスリップリング給電機構１０の一対のスリップリング１１、１２から並列給電される。図示しないバッテリから一対のスリップリング１１、１２を通じて界磁コイル２２、３２に並列給電する励磁電流（界磁電流）は、従来同様、レギュレータ９に内蔵された界磁電流断続制御のためのスイッチング素子により断続制御される。
【００３９】
その他、界磁コイル２２、３２の電流を一対の界磁電流断続制御のためのスイッチング素子により個別に断続制御してもよいことは図示するまでもなく明らかである。これら一対のスイッチング素子を同期制御すれば、電源側から見て実質的に界磁コイル２２、３２は並列接続されたことになる。この場合、これらスイッチング素子をロータ側に設け、スリップリング給電機構１０のスリップリング個数の増大を防止することもでき、あるいはスリップリング給電機構１０のスリップリング数を３としてこれら一対のスイッチング素子をハウジング側に設けることもできる。
【００４０】
（実施形態２）
他の実施例を図５を参照して説明する。
【００４１】
この車両用交流発電機は、図１に示すタンデム型ロータ構造のロータコア２１、３１に更にランデル型ロータコア１００を追加した３重連のタンデム型ロータ構造をもつ。１０１はランデル型ロータコア１００に巻装された界磁コイル、６０はステータコア、７０はステータコア６０に巻装されたステータコイルである。ランデル型ロータコア１００、界磁コイル１０１、ステータコア６０、ステータコイル７０からなるステータ・ロータペアを第２ステータ・ロータペア２００と称し、ロータコア２１、３１と界磁コイル２２、３２と、ステータコア６とステータコイル７とからなるステータ・ロータペアを第１ステータ・ロータペア３００と称する。
【００４２】
このタンデム型ロータ構造の車両用交流発電機の回路図を図６に示す。第２ステータ・ロータペア２００は、整流装置８０を通じてバッテリ（車載電源）４００及び一般負荷５００に給電している。バッテリ４００の電圧を一定とするべくレギュレータ９０が界磁コイル１０１に通電する励磁電流をフィードバック断続制御している。
【００４３】
これに対して、第１ステータ・ロータペア３００は、整流装置８を通じて高速応答を必要とする電気負荷である高速応答負荷６００に給電している。高速応答負荷６００の状態や高速応答負荷６００の駆動を指令する信号である外部指令は、図示しない外部電子制御回路により形成されて界磁電流断続制御回路９に入力される。界磁電流断続制御回路９は、バッテリ４００から界磁コイル２２、３２に給電される界磁電流（励磁電流）を外部指令に応じて断続制御する。このようにすれば、高速応答が必要な電気負荷だけを出力制御レスポンスに優れた第１ステータ・ロータペア３００から給電することができ、バッテリ４００に印加する発電電圧のリップルを低減することができる。
【００４４】
（実施形態３）
他の実施例を図７を参照して説明する。図７は図１の車両用交流発電機の変形回路図である。
【００４５】
この実施例は、図１の車両用交流発電機において、バッテリ４００の電圧を簡単なチョッパ型のＤＣＤＣコンバータ９００により昇圧して界磁コイル２２、３２に給電する点をその特徴とする。このＤＣＤＣコンバータ９００は、トランジスタ９１、９２と磁気エネルギー蓄積用のリアクトル９３とからなる昇圧チョッパ回路からなる。ＤＣＤＣコンバータ９００は、界磁コイル２２、３２へ通電する励磁電流を断続制御する励磁電流制御手段を兼用している。
【００４６】
動作を説明すると、ＤＣＤＣコンバータ９００は所定のキャリヤ周波数で断続制御され、そのデューテイ制御により昇圧比が決定される。まずトランジスタ９２がオン、トランジスタ９１がオフとされてリアクトル９３に磁気エネルギーが蓄積され、次にトランジスタ９２がオフ、トランジスタ９１がオンとされて界磁コイル２２、３２に昇圧電圧が印加される。このようにすれば、界磁コイル２２、３２への通電開始時点からの電流増加速度、並びに、界磁コイル２２、３２への通電停止からの電流減少速度を増大させることができるので、高速応答負荷６００への出力電流の高速制御性を簡単に改善することができる。なお、図７において、界磁コイル２２、３２は従来のように一つでもよい。
【００４７】
（変形態様）
図７において、もしステータコイル７により充電されるバッテリ４００以外にそれよりも高電圧の車載電源を搭載する場合には、ＤＣＤＣコンバータ９００を省略してこの高電圧の車載電源から界磁コイル２２、３２に通電してもよく、この場合も界磁コイル２２、３２は従来のように一つでもよい。
【００４８】
（実施形態４）
他の実施例を図８を参照して説明する。図８は図７に示す回路に、振動低減回路２０００と、電気二重層コンデンサからなる大容量の平滑コンデンサ３０００とを増設したものである。
【００４９】
振動低減回路２０００は、ベルト・プーリ機構により図示しない車両用エンジンとトルク授受可能に連結された車両用交流発電機（図１参照）の発電トルク（エンジンからみた負荷トルク）をエンジンのトルク変動と逆位相で調節してエンジンのトルク変動を低減し、これによりエンジン振動やそれによる車両振動を軽減するものである。
【００５０】
エンジンの出力トルク変動波形が外部指令として振動低減回路２０００に入力されると、振動低減回路２０００は、それと逆位相の発電指令信号を形成し、この発電指令信号に基づいてＤＣＤＣコンバータ９００のトランジスタ９１、９２を断続制御し、界磁コイル２２、３２に通電される励磁電流の波形を変動させる。これにより、エンジン出力変動に伴うエンジンや車体の振動を低減することができる。電気二重層コンデンサからなる大容量の平滑コンデンサ３０００は、上記制振制御による出力電流の大きなリップルを吸収してバッテリ４００の劣化を軽減する。
【００５１】
（実施形態５）
他の実施例を図９を参照して説明する。図９は図８に示す回路において振動低減回路２０００をトルク差吸収回路４０００に置換したものである。
【００５２】
トルク差吸収回路４０００は、ベルト・プーリ機構により図示しない車両用エンジンとトルク授受可能に連結された車両用交流発電機（図１参照）の発電トルク（エンジンからみた負荷トルク）を後述するトルク差に応じて調節してエンジンのトルク差を低減し、これによりエンジンー車体走行機構系全体のトルク変動とりわけ走行負荷トルクの急変によるショックを吸収するものである。
【００５３】
車輪加速度変化などに基づいて走行負荷トルクが検出され、同時にエンジン出力トルクも検出され、これらの信号がトルク差吸収回路４０００に入力される。トルク差吸収回路４０００は、入力された走行負荷トルク及びエンジン出力トルクと、アクセルペダル踏み量などから求めた車両加減速指令とに基づいて、エンジン出力トルク（走行に供されるトルク分を意味する）と走行負荷トルクとの差であるトルク差が、アクセルペダル踏み量から求めた所定範囲を逸脱したかどうかを判定し、逸脱したら、トルク差が上記所定範囲に復帰する向きに界磁コイル２２、３２に通電する励磁電流量を調整する。このようにすれば、上記トルク差を低減することができる。
【００５４】
なお、トルク差吸収回路４０００の上記演算を簡素化するために、車輪加速度変化に基づいて演算した走行負荷トルクの急変を検出し、この走行負荷トルクの急変が所定許容範囲を逸脱したら、エンジンに対するその影響を低減する向きに界磁コイル２２、３２に通電する励磁電流量を調整するようにしてもよい。たとえば、車輪がスリップして走行負荷トルクが急減する場合には、励磁電流量を急増させてエンジンの走行負荷への出力トルクを減少させることができる。
【００５５】
（変形態様）
実施例４、５においても、ＤＣＤＣコンバータ９００により昇圧した電圧を界磁コイル２２、３２に印加する代わりに、車載された高電圧のバッテリの電圧を界磁コイル２２、３２に印加してもよいことは当然である。
【００５６】
なお、上記各図において、Dfは周知のフライホイルダイオードである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施形態１のタンデム型ロータ構造の車両用交流発電機の軸方向模式断面図である。
【図２】従来のランデル型車両用交流発電機の軸方向断面図である。
【図３】図１の車両用交流発電機の界磁コイルへの通電を開始した直後の負荷トルク波形を示す波形図である。
【図４】図１の車両用交流発電機の界磁コイルへの通電を停止した直後の負荷トルク波形を示す波形図である。
【図５】実施形態２のタンデム型ロータ構造の車両用交流発電機の軸方向断面図である。
【図６】図５の車両用交流発電機の回路図である。
【図７】実施形態３の車両用交流発電機の回路図である。
【図８】実施形態４の車両用交流発電機の回路図である。
【図９】実施形態５の車両用交流発電機の回路図である。
【符号の説明】
【００５８】
１      ハウジング
１a      フロントハウジング
１b      リヤハウジング
２      第１ロータ部
３      第２ロータ部
４      回転軸
５      プーリ
６      ステータコア
７      ステータコイル
８      整流装置
９      レギュレータ（界磁電流断続制御回路）
１０      スリップリング給電機構
１１      スリップリング
１２      スリップリング
２１      ランデル型ロータコア
２２      界磁コイル
２３      柱部
３１      ランデル型ロータコア
３２      界磁コイル
３３      柱部
６０      ステータコア
７０      ステータコイル
８０      整流装置
９０      レギュレータ
９１      トランジスタ
９２      トランジスタ
９３      リアクトル
１００      ランデル型ロータコア
１０１      界磁コイル
２００      ロータペア
２２１      線
３００      ロータペア
３２１      線
４００      バッテリ
５００      一般負荷
６００      高速応答負荷
２０００    振動低減回路
３０００    平滑コンデンサ
４０００    トルク差吸収回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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